Functional MRI를 이용한 뇌기능 연구 = Usefulness of Functional MRI for the Study of Brain Function

국문 초록 (Abstract)

인간 뇌의 고위인지기능은 상호 긴밀히 연관된 대뇌 피질과 피질하 신경핵으로 구성된 대단위 신경망을 통하여 선택적으로 조절되어진다. 최근 기능적 뇌영상의 발달로 정상적인 인간의 뇌에서 인지 활동에 의하여 활성화되는 뇌영역을 가시화 할 수 있게 되었다. 이중 기능적 뇌 자기공명영상(functional magnetic resonance imaging, fMRI)은 공간 및 시간적 해상력이 매우 좋으며 방사선조사의 위험이 없고 반복적으로 영상을 얻을 수 있는 장점이 있어 최근 그 연구 및 활용이 증가되고 있다. fMRI는 blood-oxygen level dependent(BOLD) 방법을 이용하여 뇌의 활성화 부분을 영상화 하는 것으로서 뇌의 한 영역에서 신경 활성화 후 나타나는 국소의 혈역동학적 변화에 기초를 두고 있다.
fMRI를 포함한 기능적 뇌영상연구방법을 통하여 언어, 기억, 집중력 및 시지각 능력 등 고위 인지기능을 담당하는 뇌신경망을 가시화할 수 있게 되었으며 감정과 동기에 작용하는 신경 영역이 밝혀지고 있다. fMRI를 이용한 뇌의 지도화는 뇌수술 전에 기능적으로 중요한 부위를 발견하여 보호할 수 있게 함으로써 수술 후 장애를 예방하는데 도움이 된다. 또한 fMRI를 이용하여 뇌손상 후 선천적 또는 후천적으로 일어나는 뇌신경망의 재조직화를 가시화할 수 있게 되었으며 고위 뇌기능과 뇌가소성의 기전을 규명하기 위하여 이 분야에서 더 많은 연구가 가속화될 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The higher cognitive functions of the human brain are hypothesized to be selectively distributed across large-scale neural networks interconnected to cortical and subcortical areas. Recently, advances in functional imaging make it possible to visualize the brain areas activated by certain cognitive activities in vivo. Out of several technologies currently available for brain activation studies, functional magnetic resonance imaging (fMRI) is being increasingly used due to its superior time resolution and finer spatial resolution. The technique is non-invasive without radiational hazard, which allows repeated multiple scans within the individual. The most common approach to fMRI of brain is the one that uses ‘blood-oxygen level dependent (BOLD)’contrast, which is based on the localized hemodynamic changes following neural activities in the certain areas of the brain.
With functional imaging technique including fMRI, neural networks subserving higher cognitive functions such as language, memory, attention, and visuospatial functions could be delineated and visualized. Neural substrates for emotion and motivation were also begun to be unveiled. Brain mapping by fMRI is very useful in detecting eloquent areas presurgically to protect the functionaly important areas and to prevent the residual disabilities. Reorganization of neural network following brain injury, congenital or acquired, could be also visualized by functional MRI. Further researches in this field will accelerate to define the mechanism of higher brain function and plasticity.